RU2502829C1 - Vacuum unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface - Google Patents

Vacuum unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface Download PDF

Info

Publication number
RU2502829C1
RU2502829C1 RU2012147430/02A RU2012147430A RU2502829C1 RU 2502829 C1 RU2502829 C1 RU 2502829C1 RU 2012147430/02 A RU2012147430/02 A RU 2012147430/02A RU 2012147430 A RU2012147430 A RU 2012147430A RU 2502829 C1 RU2502829 C1 RU 2502829C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vacuum chamber
gas
shape memory
workpiece
memory effect
Prior art date
Application number
RU2012147430/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Олегович Русинов
Жесфина Михайловна Бледнова
Эътибар Юсиф Оглы Балаев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ")
Priority to RU2012147430/02A priority Critical patent/RU2502829C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2502829C1 publication Critical patent/RU2502829C1/en

Links

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: proposed unit comprises frame to support vacuum chamber communicated with vacuum pump, part fixture, gas flame torch for high-rate gas-dynamic sputtering arranged at 45 degrees to part surface, feeder of powder with shape memory effect to gas-flame torch, pyrometer to measure part temperature, module for ion-beam cleaning, appliance for surface straining to produce nanostructured layer, step-down transformer for additional heating of part surface, device to cool part surface to temperature of martensitic transformation at surface straining, and control device. Proposed unit comprises extra two magnetrons and metal ion implantation source secured on in vacuum chamber to be directed towards processed part. Surface straining appliance is composed of the press with moving top crossbar and fixed bottom crossbar arranged inside vacuum chamber. Note here that part fixture and surface cooler are mounted at said bottom crossbar. Gas-flame torch is rigidly secured inside vacuum chamber.
EFFECT: higher strength and wear resistance, expanded processing performances.
1 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии, в частности к комбинированным способам получения покрытий и может быть использовано в частности для получения покрытий на деталях.The invention relates to the field of engineering and metallurgy, in particular to combined methods for producing coatings and can be used in particular to obtain coatings on parts.

Наиболее близкой является установка для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на цилиндрической поверхности деталей, содержащая раму, размещенные на раме механизмы закрепления и вращения детали и плазмотрон, установленный на механизме его продольного перемещения, механизм подачи порошкового материала с эффектом памяти формы, пирометр для измерения температуры детали перед фронтом плазменной дуги и управляющее устройство, связанное с механизмами подачи порошкового материала и перемещения плазмотрона и пирометром, при этом установка содержит приспособление для поверхностно-пластического деформирования детали для формирования наноструктурированного слоя, установленное на механизме продольного перемещения плазмотрона, второй пирометр, установленный в зоне поверхностно-пластического деформирования и связанный с управляющим устройством, понижающий трансформатор, соединенный с приспособлением для поверхностно-пластического деформирования для дополнительного нагрева поверхности детали, и устройство для охлаждения поверхности детали, связанное с устройством перемещения плазмотрона, причем плазмотрон установлен на механизме продольного перемещения под углом 46-50° к поверхности детали (патент №2402628).The closest is a facility for producing nanostructured coatings from a material with a shape memory effect on the cylindrical surface of parts, containing a frame, mechanisms for securing and rotating the part, and a plasma torch mounted on the mechanism of its longitudinal movement, a powder material supply mechanism with a shape memory effect, a pyrometer for measuring the temperature of the part in front of the plasma arc front and a control device associated with the mechanisms for feeding powder material and moving the plate a pyrometer and a pyrometer, the installation comprising a device for surface-plastic deformation of a part for forming a nanostructured layer mounted on a mechanism for longitudinal movement of a plasma torch, a second pyrometer installed in a zone of surface-plastic deformation and connected to a control device, a step-down transformer connected to the device for plastic deformation for additional heating of the surface of the part, and a device for cooling ited details associated with the device moving the plasma torch, wherein the plasma torch is mounted on the mechanism longitudinal movement at an angle 46-50 ° to the workpiece (patent №2402628) surface.

Недостатком этой установки является невозможность получения покрытий на деталях не цилиндрической формы. Присутствие в покрытии примесей (оксидов), что ухудшает эффект памяти формы. Низкая износостойкость полученных покрытий.The disadvantage of this installation is the inability to obtain coatings on parts that are not cylindrical in shape. The presence of impurities (oxides) in the coating, which worsens the shape memory effect. Low wear resistance of the obtained coatings.

Задачей изобретения является расширение ассортимента обрабатываемых деталей.The objective of the invention is to expand the range of machined parts.

Техническим результатом является повышение прочностных характеристик покрытий деталей, таких как износостойкость, возможность обработки изделий любой формы.The technical result is to increase the strength characteristics of the coatings of parts, such as wear resistance, the ability to process products of any shape.

Поставленная задача решается предложенной вакуумной установкой для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на поверхности детали, содержащая раму с установленной на ней вакуумной камерой, соединенной с вакуумным насосом, механизм закрепления детали, газопламенную горелку для высокоскоростного газодинамического напыления, установленную под углом 45° к поверхности детали, механизм подачи порошкового материала с эффектом памяти формы в газопламенную горелку, пирометр для измерения температуры обрабатываемой детали, технологический модуль для ионной очистки обрабатываемой детали, приспособление для поверхностно-пластического деформирования детали для формирования наноструктурированного слоя, понижающий трансформатор, обеспечивающий дополнительный нагрев поверхности детали, устройство для охлаждения поверхности детали в случае отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании и управляющее устройство, два магнетрона и источник для ионной имплантации металлов, закрепленные в корпусе вакуумной камеры и направленные на обрабатываемую деталь, при этом приспособление для поверхностно пластического деформирования выполнено в виде пресса с верхней неподвижной и нижней подвижной траверсами, расположенными в вакуумной камере, причем, на нижней подвижной траверсе установлены зажимной механизм закрепления детали и устройство для охлаждения поверхности детали, а газопламенная горелка жестко закреплена в корпусе вакуумной камеры.The problem is solved by the proposed vacuum installation to obtain nanostructured coatings from a material with a shape memory effect on the surface of the part, containing a frame with a vacuum chamber mounted on it, connected to a vacuum pump, a part fixing mechanism, a gas-flame burner for high-speed gas-dynamic spraying, installed at an angle of 45 ° to the surface of the part, a powder material feeding mechanism with a shape memory effect in a gas-flame burner, a pyrometer for measuring the temperature of abutable part, technological module for ionic cleaning of the workpiece, a device for surface plastic deformation of the part to form a nanostructured layer, a step-down transformer that provides additional heating of the part surface, a device for cooling the surface of the part in case of a negative temperature range of martensitic transformation during surface plastic deformation and control device, two magnetrons and a source for ion implantation of metals, s mounted in the vacuum chamber body and directed to the workpiece, while the device for surface plastic deformation is made in the form of a press with the upper fixed and lower movable traverses located in the vacuum chamber, moreover, a clamp mechanism for securing the part and a cooling device are installed on the lower movable traverse the surface of the part, and the gas-flame burner is rigidly fixed in the housing of the vacuum chamber.

Повышение износостойкости покрытий с эффектом памяти формы обеспечивается за счет получения наноструктурного состояния покрытия при использовании газопламенного напыления, магнетронной обработки и ионной имплантации металлов с последующим поверхностно-пластическим деформированием (ППД). За счет использования технологического модуля производится ионная очистка обрабатываемой детали, способствующая увеличению прочности сцепления покрытий с эффектом памяти формы с подложкой. Обработка изделий любой формы возможна за счет того, что на нижнюю подвижную траверсу пресса, можно закрепить детали любой формы. При использовании вакуумной камеры (вакуума) совместно с высокоскоростным газодинамическим напылением, магнетронной обработкой и ионной имплантации металлов, формируются качественные покрытия с промежуточными слоями, способствующими повышению износостойкости покрытий с ЭПФ.An increase in the wear resistance of coatings with a shape memory effect is ensured by obtaining the nanostructured state of the coating using flame spraying, magnetron processing, and ion implantation of metals followed by surface plastic deformation (PPD). Due to the use of the technological module, ion cleaning of the workpiece is performed, which contributes to an increase in the adhesion strength of coatings with the shape memory effect to the substrate. Processing of products of any shape is possible due to the fact that parts of any shape can be fixed to the lower movable crosshead of the press. When using a vacuum chamber (vacuum) in conjunction with high-speed gas-dynamic spraying, magnetron processing and ion implantation of metals, high-quality coatings with intermediate layers are formed, which increase the wear resistance of coatings with EPF.

На фиг.1 представлена вакуумная установка для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на поверхности детали.Figure 1 shows the vacuum installation for producing nanostructured coatings from a material with a shape memory effect on the surface of the part.

Установка состоит из следующих конструктивных элементов: блока управления 1, магнетронов 2 для магнетронного напыления металлов, расположенных на вакуумной камере 3, источника 4 для ионной имплантации металлов, расположенного на вакуумной камере 3, источника питания 5 для магнетронов 2, блока питания 6 для источника ионной имплантации, газопламенной горелки 7 для высокоскоростного газодинамического напыления установленной под углом 45° к поверхности детали, закрепленной в корпусе вакуумной камеры, источника питания 8 для высокоскоростного газодинамического напыления, пресса 9 с нижней 10 на которой закрепляется обрабатываемая деталь и верхней 11 траверсой для поверхностно-пластического деформирования полученного покрытия с получением наноструктурированного слоя с эффектом памяти формы, устройства 12 для охлаждения детали выполненного в виде двух емкостей заполненных жидким азотом, порошкового дозатора 13, пирометра 14 для измерения температуры обрабатываемой детали 15, рабочих баллонов с газами 16, рамы 17, вакуумного насоса 18, технологического модуля 19 для ионной очистки поверхностей обрабатываемой детали 15, понижающего трансформатора 20 подключенного к зажимному устройству 21 обрабатываемой детали 15, линии 22 транспортировки порошка с ЭПФ из порошкового дозатора 13.The installation consists of the following structural elements: control unit 1, magnetrons 2 for magnetron sputtering of metals located on the vacuum chamber 3, source 4 for ion implantation of metals located on the vacuum chamber 3, power supply 5 for magnetrons 2, power supply 6 for ion source implantation, gas-flame burner 7 for high-speed gas-dynamic spraying installed at an angle of 45 ° to the surface of the part, mounted in the housing of the vacuum chamber, power supply 8 for high-speed gas-dynamic spraying, a press 9 with a lower 10 on which the workpiece is fixed and the upper 11 traverse for surface plastic deformation of the resulting coating to obtain a nanostructured layer with a shape memory effect, device 12 for cooling the part made in the form of two containers filled with liquid nitrogen, a powder dispenser 13 , pyrometer 14 for measuring the temperature of the workpiece 15, gas cylinders 16, frame 17, vacuum pump 18, process module 19 for ion cleaning rhnostey workpiece 15, step-down transformer 20 is connected to the clamping device 21 of the workpiece 15, the conveying path 22 SME powder from a powder dispenser 13.

Установка работает следующим образом:Installation works as follows:

Обрабатываемая деталь 15 устанавливается на нижней 10 траверсе пресса 9, при помощи зажимного устройства 21. С помощью вакуумного насоса 18 производится откачка вакуумной камеры 3 до давления 6,5·10-3÷6,8·10-3 Па. Далее осуществляется заполнение вакуумной камеры аргоном до давления 0,07÷0,6 Па, при помощи технологического модуля 19 производится ионная очистка упрочняемой детали 15. При помощи источника питания 8 и блока управления 1 производится включение газопламенной горелки 7 для высокоскоростного газодинамического напыления с одновременной подачей порошка с ЭПФ по линии 22 транспортировки из порошкового дозатора 13 в газопламенную струю. Также производится включение магнетронов 2 для магнетронного напыления металлов с ЭПФ, расположенных на вакуумной камере 3 и источника 4 для ионной имплантации металлов, также расположенного на вакуумной камере 3 при помощи источника питания 5 и блока питания 6. Измерение температуры детали 15 в зоне обработки производится пирометром 14. Пресс 9 с нижней 10 и верхней 11 траверсой, служит для поверхностно-пластического деформирования полученного покрытия с эффектом памяти формы сразу после высокоскоростного газодинамического напыления, магнетронного и ионной имплантации металлов. Обрабатываемая деталь 15 закрепляется на подвижной нижней 10 траверсе пресса 9, далее производится включение пресса 9, начинается вертикальное перемещение нижней 10 траверсы вверх до контакта обрабатываемой детали с полученным покрытием с верхней 11 траверсой до достижения заданного давления на поверхности детали с покрытием до ее деформирования. Напыление покрытия производится газопламенной горелкой 7 расположенной под углом 45° к поверхности обрабатываемой детали 15, также магнетронами 2 и источником 3 ионной имплантации металлов. На нижней 10 траверсе пресса 9 устанавливается устройство 12 для охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы в случае отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании. Поверхностно-пластическое деформирование сразу же после высокоскоростного газодинамического напыления, магнетронного напыления, ионной имплантации осуществляется в три этапа, на первом этапе оно производится в интервале температур 300-400°С, на втором в интервале температур 400-500°С, на третьем в интервале температур мартенситных превращений (Ms-Mf), при помощи нагревательного элемента 20 подключенного к зажимному устройству 21 обрабатываемой детали 15.The workpiece 15 is installed on the bottom 10 of the crosshead of the press 9, using the clamping device 21. Using the vacuum pump 18, the vacuum chamber 3 is pumped out to a pressure of 6.5 · 10 -3 ÷ 6.8 · 10 -3 Pa. Next, the vacuum chamber is filled with argon to a pressure of 0.07 ÷ 0.6 Pa, using the technological module 19, the hardened part 15 is ionically cleaned. Using a power source 8 and a control unit 1, a gas-flame burner 7 is turned on for high-speed gas-dynamic spraying with simultaneous supply powder with EPF along the line 22 of transportation from the powder dispenser 13 into a flame jet. The magnetrons 2 are also turned on for magnetron sputtering of metals with EPF located on the vacuum chamber 3 and source 4 for ion implantation of metals, also located on the vacuum chamber 3 using the power source 5 and power supply 6. The temperature of the part 15 in the treatment zone is measured using a pyrometer 14. Press 9 with lower 10 and upper 11 traverse, serves for surface plastic deformation of the resulting coating with a shape memory effect immediately after high-speed gas-dynamic spraying, magnet Carbon and ion implantation of metals. The workpiece 15 is fixed on the movable bottom 10 of the crosshead of the press 9, then the press 9 is turned on, the vertical movement of the lower 10 of the crosshead starts up until the workpiece contacts the resulting coating with the upper crosshead 11 until the specified pressure on the surface of the coated part is reached before it deforms. The coating is sprayed by a gas-flame burner 7 located at an angle of 45 ° to the surface of the workpiece 15, also by magnetrons 2 and a source 3 of metal ion implantation. A device 12 is installed on the bottom 10 of the crosshead of the press 9 for cooling a coated part with a shape memory effect in the case of a negative temperature range of martensitic transformation during surface plastic deformation. Surface plastic deformation immediately after high-speed gas-dynamic spraying, magnetron sputtering, and ion implantation is carried out in three stages, at the first stage it is performed in the temperature range 300-400 ° С, in the second in the temperature range 400-500 ° С, in the third in the range temperatures of martensitic transformations (M s -M f ), using a heating element 20 connected to the clamping device 21 of the workpiece 15.

Пример 1.Example 1

Обрабатываемая деталь 15 из стали 40Х устанавливается на нижней 10 траверсе пресса 9, при помощи зажимного устройства 21. С помощью вакуумного насоса 18 производится откачка вакуумной камеры 3 до давления 6,8·10-3 Па. Далее осуществляется заполнение вакуумной камеры аргоном до давления 0,5 Па, при помощи технологического модуля 19 производится ионная очистка упрочняемой детали 15. При помощи источника питания 8 и блока управления 1 производится включение газопламенной горелки 7 для высокоскоростного газодинамического напыления с одновременной подачей порошка с эффектом памяти формы ПН80Ю20 по линии 22 транспортировки из порошкового дозатора 13 в газопламенную струю. Также производится включение магнетронов 2 для магнетронного напыления металлов с эффектом памяти формы, расположенных на вакуумной камере 3 и источника 4 для ионной имплантации металлов, также расположенного на вакуумной камере 3 при помощи источника питания 5 и блока питания 6. Измерение температуры детали 15 в зоне обработки производится пирометром 14. Пресс 9 с нижней 10 и верхней 11 траверсой, служит для поверхностно-пластического деформирования покрытия Ni63,7Al36,3 с эффектом памяти формы сразу после высокоскоростного газодинамического напыления, магнетронного и ионной имплантации металлов. Обрабатываемая деталь 15 закрепляется на подвижной нижней 10 траверсе пресса 9, далее производится включение пресса 9, начинается вертикальное перемещение нижней 10 траверсы вверх до контакта обрабатываемой детали с полученным покрытием с верхней 11 траверсой до достижения заданного давления на поверхности детали с покрытием Ni63,7Al36,3 до ее деформирования. Напыление покрытия Ni63,7Al36,3 производится газопламенной горелкой 7 расположенной под углом 45° к поверхности обрабатываемой детали 15 из стали 40Х, также магнетронами 2 и источником 3 ионной имплантации металла Cr. На нижней 10 траверсе пресса 9 устанавливается устройство 12 для охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы в случае отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании. Поверхностно-пластическое деформирование сразу же после высокоскоростного газодинамического напыления, магнетронного напыления, ионной имплантации осуществляется в три этапа, на первом этапе оно производится при температуре 300°С, на втором в при температуре 400°С, на третьем в интервале температур мартенситных превращений (Ms-Mf), при помощи нагревательного элемента 20 подключенного к зажимному устройству 21 обрабатываемой детали 15.The workpiece 15 made of steel 40X is installed on the bottom 10 of the crosshead of the press 9, using the clamping device 21. Using the vacuum pump 18, the vacuum chamber 3 is pumped out to a pressure of 6.8 · 10 -3 Pa. Next, the vacuum chamber is filled with argon to a pressure of 0.5 Pa, using the process module 19, the hardened part 15 is ionically cleaned. Using a power source 8 and a control unit 1, a gas-flame burner 7 is turned on for high-speed gas-dynamic spraying with a simultaneous supply of powder with a memory effect form PN80YU20 through line 22 of transportation from the powder dispenser 13 to the flame jet. The magnetrons 2 are also turned on for magnetron sputtering of metals with shape memory effect located on the vacuum chamber 3 and source 4 for ion implantation of metals, also located on the vacuum chamber 3 using the power source 5 and power supply 6. Measurement of the temperature of the part 15 in the processing zone produced pyrometer 14. The press 9 to the lower 10 and upper cross member 11 serves to surface plastic deformation Al 63.7 Ni 36.3 cover shape memory immediately after the high-to gasdynamic yleniya, the magnetron and the ion implantation of metals. The workpiece 15 is fixed on the movable bottom 10 of the crosshead of the press 9, then the press 9 is turned on, the vertical movement of the bottom 10 of the crosshead starts up until the workpiece contacts the resulting coating with the top 11 of the crosshead until the specified pressure on the surface of the part with Ni 63,7 Al coating is reached 36.3 to its deformation. Coating Ni 63,7 Al 36,3 is sprayed by a gas-flame burner 7 located at an angle of 45 ° to the surface of the workpiece 15 made of 40X steel, also by magnetrons 2 and source 3 of ion implantation of Cr metal. A device 12 is mounted on the bottom 10 of the press traverse 9 for cooling a part with a coating with a shape memory effect in the case of a negative temperature range of the martensitic transformation during surface plastic deformation. Surface plastic deformation immediately after high-speed gas-dynamic spraying, magnetron sputtering, and ion implantation is carried out in three stages, at the first stage it is performed at a temperature of 300 ° C, at the second stage at a temperature of 400 ° C, and at a third in the temperature range of martensitic transformations (M s -M f ), by means of a heating element 20 connected to the clamping device 21 of the workpiece 15.

При получении покрытий на установке, взятой в качестве прототипа:величина обратимой деформации для сплава NiAl составила 3,6%, прочность сцепления NiAl покрытия с подложкой 39 МПа; на предложенной установке: величина обратимой деформации для сплава NiAl составила 4,3%, прочность сцепления NiAl покрытия с подложкой 64 МПа, износостойкость увеличилась в 2-2,5 раза.Upon receipt of the coatings on the installation, taken as a prototype: the magnitude of the reversible deformation for the NiAl alloy was 3.6%, the adhesion strength of the NiAl coating to the substrate was 39 MPa; on the proposed installation: the reversible strain for the NiAl alloy was 4.3%, the adhesion strength of the NiAl coating to the substrate was 64 MPa, and the wear resistance increased 2–2.5 times.

Пример 2.Example 2

Обрабатываемая деталь 15 из стали 45 устанавливается на нижней 10 траверсе пресса 9, при помощи зажимного устройства 21. С помощью вакуумного насоса 18 производится откачка вакуумной камеры 3 до давления 6,5·10-3 Па. Далее осуществляется заполнение вакуумной камеры аргоном до давления 0,3 Па, при помощи технологического модуля 19 производится ионная очистка упрочняемой детали 15. При помощи источника питания 8 и блока управления 1 производится включение газопламенной горелки 7 для высокоскоростного газодинамического напыления с одновременной подачей порошка ПН55Т45 с эффектом памяти формы по линии 22 транспортировки из порошкового дозатора 13 в газопламенную струю. Также производится включение магнетронов 2 для магнетронного напыления металлов с эффектом памяти формы, расположенных на вакуумной камере 3 и источника 4 для ионной имплантации металлов, также расположенного на вакуумной камере 3 при помощи источника питания 5 и блока питания 6. Измерение температуры детали 15 в зоне обработки производится пирометром 14. Пресс 9 с нижней 10 и верхней 11 траверсой, служит для поверхностно-пластического деформирования покрытия Ni50Ti50 с эффектом памяти формы сразу после высокоскоростного газодинамического напыления, магнетронного и ионной имплантации металлов. Обрабатываемая деталь 15 закрепляется на подвижной нижней 10 траверсе пресса 9, далее производится включение пресса 9, начинается вертикальное перемещение нижней 10 траверсы вверх до контакта обрабатываемой детали с полученным покрытием с верхней 11 траверсой до достижения заданного давления на поверхности детали с покрытием Ni50Ti50 до ее деформирования. Напыление покрытия Ni50Ti50 производится газопламенной горелкой 7 расположенной под углом 45° к поверхности обрабатываемой детали 15 из стали 45, также магнетронами 2 и источником 3 ионной имплантации металла Со. На нижней 10 траверсе пресса 9 устанавливается устройство 12 для охлаждения детали с покрытием с эффектом памяти формы в случае отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании. Поверхностно-пластическое деформирование сразу же после высокоскоростного газодинамического напыления, магнетронного напыления, ионной имплантации осуществляется в три этапа, на первом этапе оно производится при температуре 400°С, на втором в при температуре 500°С, на третьем в интервале температур мартенситных превращений (Ms-Mf), при помощи нагревательного элемента 20 подключенного к зажимному устройству 21 обрабатываемой детали 15.The workpiece 15 made of steel 45 is installed on the lower 10 of the crosshead of the press 9, using the clamping device 21. Using the vacuum pump 18, the vacuum chamber 3 is pumped out to a pressure of 6.5 · 10 -3 Pa. Next, the vacuum chamber is filled with argon to a pressure of 0.3 Pa, using the technological module 19, the hardened part 15 is ionically cleaned. Using a power source 8 and a control unit 1, a gas-flame burner 7 is turned on for high-speed gas-dynamic spraying with the simultaneous supply of PN55T45 powder with the effect shape memory along the line 22 of transportation from the powder dispenser 13 to the flame jet. The magnetrons 2 are also turned on for magnetron sputtering of metals with shape memory effect located on the vacuum chamber 3 and source 4 for ion implantation of metals, also located on the vacuum chamber 3 using the power source 5 and power supply 6. Measurement of the temperature of the part 15 in the processing zone produced pyrometer 14. The press 9 to the lower 10 and upper cross member 11 serves to surface plastic deformation coating 50 Ni 50 Ti shape memory immediately after a high-speed gas-dynamic Napa eniya, the magnetron and the ion implantation of metals. The workpiece 15 is fixed on the movable bottom 10 of the crosshead of the press 9, then the press 9 is turned on, the vertical movement of the bottom 10 of the crosshead starts up until the workpiece contacts the resulting coating with the top 11 of the crosshead until the specified pressure on the surface of the part with Ni 50 Ti 50 coating reaches its deformation. Coating Ni 50 Ti 50 is sprayed by a gas-flame burner 7 located at an angle of 45 ° to the surface of the workpiece 15 made of steel 45, also by magnetrons 2 and a source of ion implantation 3 of metal Co. A device 12 is installed on the bottom 10 of the crosshead of the press 9 for cooling a coated part with a shape memory effect in the case of a negative temperature range of martensitic transformation during surface plastic deformation. Surface plastic deformation immediately after high-speed gas-dynamic spraying, magnetron sputtering, and ion implantation is carried out in three stages, at the first stage it is performed at a temperature of 400 ° C, at the second stage at a temperature of 500 ° C, and at a third in the temperature range of martensitic transformations (M s -M f ), by means of a heating element 20 connected to the clamping device 21 of the workpiece 15.

При получении покрытий на установке, взятой в качестве прототипа: величина обратимой деформации для сплава TiNi составила 5,8%, прочность сцепления TiNi покрытия с подложкой 58 МПа; на предложенной установке: величина обратимой деформации для сплава TiNi составила 7,5%, прочность сцепления TiNi покрытия с подложкой 97 МПа, износостойкость увеличилась в 3-4 раза.Upon receipt of coatings on the installation, taken as a prototype: the magnitude of the reversible deformation for the TiNi alloy was 5.8%, the adhesion strength of the TiNi coating with the substrate 58 MPa; on the proposed installation: the reversible strain for the TiNi alloy was 7.5%, the adhesion strength of the TiNi coating to the substrate was 97 MPa, and the wear resistance increased by 3-4 times.

В результате работы установки получается наноструктурированное покрытие с эффектом памяти формы, с повышенной износостойкостью.As a result of the installation, a nanostructured coating with a shape memory effect and increased wear resistance is obtained.

Claims (1)

Вакуумная установка для получения наноструктурированных покрытий из материала с эффектом памяти формы на поверхности детали, содержащая раму с установленной на ней вакуумной камерой, соединенной с вакуумным насосом, механизм закрепления детали, газопламенную горелку для высокоскоростного газодинамического напыления, установленную под углом 45° к поверхности детали, механизм подачи порошкового материала с эффектом памяти формы в газопламенную горелку, пирометр для измерения температуры обрабатываемой детали, технологический модуль для ионной очистки обрабатываемой детали, приспособление для поверхностно-пластического деформирования детали для формирования наноструктурированного слоя, понижающий трансформатор для дополнительного нагрева поверхности детали, устройство для охлаждения поверхности детали для отрицательного интервала температур мартенситного превращения при поверхностно-пластическом деформировании и управляющее устройство, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит два магнетрона и источник для ионной имплантации металлов, закрепленные в корпусе вакуумной камеры с возможностью направления на обрабатываемую деталь, при этом приспособление для поверхностно-пластического деформирования выполнено в виде пресса с верхней неподвижной и нижней подвижной траверсами, расположенными в вакуумной камере, причем на нижней подвижной траверсе установлены зажимной механизм закрепления детали и упомянутое устройство для охлаждения поверхности детали, а газопламенная горелка жестко закреплена в корпусе вакуумной камеры. A vacuum apparatus for producing nanostructured coatings from a material with a shape memory effect on the surface of a part, containing a frame with a vacuum chamber mounted on it and connected to a vacuum pump, a mechanism for securing the part, a gas-flame burner for high-speed gas-dynamic spraying, installed at an angle of 45 ° to the surface of the part, a mechanism for supplying powder material with a shape memory effect to a gas-flame burner, a pyrometer for measuring the temperature of a workpiece, a technological module for ionic cleaning of the workpiece, a device for surface plastic deformation of the part to form a nanostructured layer, a step-down transformer for additional heating of the part surface, a device for cooling the surface of the part for a negative temperature range of martensitic transformation during surface plastic deformation, and a control device, characterized in that it additionally contains two magnetrons and a source for ion implantation of metals, fixed e in the housing of the vacuum chamber with the possibility of directing it to the workpiece, while the device for surface plastic deformation is made in the form of a press with the upper fixed and lower movable traverses located in the vacuum chamber, and the clamping mechanism for securing the part and the mentioned device are installed on the lower movable traverse to cool the surface of the part, and the gas-flame burner is rigidly fixed in the housing of the vacuum chamber.
RU2012147430/02A 2012-11-07 2012-11-07 Vacuum unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface RU2502829C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012147430/02A RU2502829C1 (en) 2012-11-07 2012-11-07 Vacuum unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012147430/02A RU2502829C1 (en) 2012-11-07 2012-11-07 Vacuum unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2502829C1 true RU2502829C1 (en) 2013-12-27

Family

ID=49817725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012147430/02A RU2502829C1 (en) 2012-11-07 2012-11-07 Vacuum unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2502829C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563910C1 (en) * 2014-07-01 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Vacuum process unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface
RU2625694C2 (en) * 2015-10-05 2017-07-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Installation for producing multilayer nanostructured composite coating with shape memory effect on steel cylindrical part surface
RU2634099C1 (en) * 2016-11-22 2017-10-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Method for obtaining wear-resistant multilayer composite on metallic surface
RU2672969C1 (en) * 2017-10-03 2018-11-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Apparatus for obtaining nanostructured coatings from materials with shape memory effect on surfaces of details
RU2674532C1 (en) * 2018-06-15 2018-12-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Vacuum unit for nanostructured coating made of material with shape memory effect on part surface

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2242532C1 (en) * 2003-09-09 2004-12-20 Гуревич Сергей Александрович Method of production of nanoparticles
RU2375496C2 (en) * 2008-02-08 2009-12-10 Виталий Степанович Гончаров Installation for applying of coating
RU2398027C1 (en) * 2008-12-29 2010-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Procedure for production of nano-structured nickel-aluminium coating on steel with shape memory effect
EP1835946B1 (en) * 2005-01-13 2010-10-27 Versitech Limited Surface treated shape memory materials and methods for making same
RU2402628C1 (en) * 2009-03-23 2010-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Device for production of nano-structured coating of parts with cylinder surface and shape memory effect

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2242532C1 (en) * 2003-09-09 2004-12-20 Гуревич Сергей Александрович Method of production of nanoparticles
EP1835946B1 (en) * 2005-01-13 2010-10-27 Versitech Limited Surface treated shape memory materials and methods for making same
RU2375496C2 (en) * 2008-02-08 2009-12-10 Виталий Степанович Гончаров Installation for applying of coating
RU2398027C1 (en) * 2008-12-29 2010-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Procedure for production of nano-structured nickel-aluminium coating on steel with shape memory effect
RU2402628C1 (en) * 2009-03-23 2010-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") Device for production of nano-structured coating of parts with cylinder surface and shape memory effect

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2563910C1 (en) * 2014-07-01 2015-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Vacuum process unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface
RU2625694C2 (en) * 2015-10-05 2017-07-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Installation for producing multilayer nanostructured composite coating with shape memory effect on steel cylindrical part surface
RU2634099C1 (en) * 2016-11-22 2017-10-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Method for obtaining wear-resistant multilayer composite on metallic surface
RU2672969C1 (en) * 2017-10-03 2018-11-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Apparatus for obtaining nanostructured coatings from materials with shape memory effect on surfaces of details
RU2674532C1 (en) * 2018-06-15 2018-12-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Vacuum unit for nanostructured coating made of material with shape memory effect on part surface

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2502829C1 (en) Vacuum unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface
US20090200275A1 (en) Solid state additive manufacturing system
US20140191443A1 (en) Preparation method of tungsten carbide sintered body for friction stir welding tool
CN101423940B (en) Method for preparing high-hardness Cu base amorphous alloy coating by using laser surface treatment
Ichiki et al. Nitriding of steel surface by spraying pulsed-arc plasma jet under atmospheric pressure
EP2511020A3 (en) Method for bending metal material, bending machine, bending-equipment line, and bent product
CN103540900A (en) Magnetic control arc ion plating composite depositing process and magnetic control arc ion plating composite depositing device
Ramos et al. Thermal stability of nanoscale metallic multilayers
CN109514068A (en) Device based on electron beam heated filament fuse increasing material manufacturing
RU2475567C1 (en) Plant for obtaining nanostructured coatings from material with shape memory effect on cylindrical surface of parts
RU2402628C1 (en) Device for production of nano-structured coating of parts with cylinder surface and shape memory effect
CN203498466U (en) Magnetic-control arc-ion-plating composite deposition device
RU2672969C1 (en) Apparatus for obtaining nanostructured coatings from materials with shape memory effect on surfaces of details
TW201641269A (en) Process for preparing a tubular article
CN101864551A (en) Process for manufacturing hard alloy coating
Dai et al. Investigation on morphology and micro-hardness characteristic of composite coatings reinforced by PTA copper alloying on nodular cast iron
CN104032252B (en) A kind of preparation method of Al85Ni10La5 amorphous alloy coating
EP2947174A3 (en) Apparatus and methods for slurry aluminide coating repair
CN108406081B (en) Novel ultrasonic impact metal surface mechanical alloying method
RU2563910C1 (en) Vacuum process unit for making nanostructured coats with shape memory effect on part surface
RU2674532C1 (en) Vacuum unit for nanostructured coating made of material with shape memory effect on part surface
RU2641596C2 (en) Method and device for producing tungsten article by layer-by-layer application of tungsten
KR101810843B1 (en) Laser cladding equipment comprising a powder supply device
CN104174849A (en) Preparation method of fine-grain magnesium alloy block
RU2625694C2 (en) Installation for producing multilayer nanostructured composite coating with shape memory effect on steel cylindrical part surface

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141108